Метрическая система () — общее название международной десятичной системы единиц, основанной на использовании метра и килограмма. На протяжении двух последних веков существовали различные варианты метрической системы, различающиеся выбором основных единиц. В настоящее время повсеместно признанной является Международная система единиц(СИ). При некоторых различиях в деталях, элементы системы одинаковы во всём мире. Метрические единицы широко используются по всему миру как в научных целях, так и в повседневной жизни. В настоящее время метрическая система официально принята во всех государствах мира, кроме США, Либерии и Мьянмы. В Мьянме планируют переход на метрическую систему в ближайшие годы.
Основное отличие метрической системы от применявшихся ранее традиционных систем заключается в использовании упорядоченного набора единиц измерения. Для любой физической величины существует лишь одна главная единица и набор дольных и кратных единиц, образуемых стандартным образом с помощью десятичных приставок. Тем самым устраняется неудобство от использования большого количества разных единиц (таких, например, как дюймы, футы, фадены, мили и т. д.) со сложными правилами преобразования между ними. В метрической системе преобразование сводится к умножению или делению на степень числа 10, то есть к простой перестановке запятой в десятичной дроби.
Предпринимались попытки введения метрических единиц для измерения времени (например, путём деления суток на 10 часов, которые состоят из 100 минут по 100 секунд) и углов (путём деления оборота на 1000 миллиоборотов либо на 400 градов), но они не имели успеха (хотя град позднее и нашёл довольно широкое применение при измерении углов в геодезии). В настоящее время в СИ используются секунды (делятся на миллисекунды и т. п.) и радианы.
Недостатки традиционных систем измерения Традиционные европейские системы базовых единиц измерения позаимствовали от древнеримских единиц.
Традиционные единицы измерения отражали визуальное пространство человека через понятные величины (шаг, палец, локоть и пр.) То же самое касается измерения весовых веществ и предметов. В традиционных единицах измерения для каждой группы используются свои отдельные единицы — для жидкостей, сыпучих тел, аптеки, ювелирного дела.
Единицы измерения длины. Рассмотрим пример на основе имперской (английской) системы.
Древнеримская единица измерения «палец» — дюйм, «ступня» — фут, «тысяча двойных шагов» (то есть левой и правой ногой) — миля. Дометрические единицы измерения отражали личное и визуальное пространство человека Средних веков. Дюймами мерили расстояния в пределах прямой видимости (1-2 метра). Более мелкие размеры мерили в линиях. С изобретением лупы стали активно использовать точки. Пределом визуального пространства стала миля. В имперской системе мер появились две единицы длины, т. н. «новоделы». Одна из них — ярд, который равнялся расстоянию от кончика носа Его Величества английского короля Эдгара до кончика среднего пальца вытянутой в сторону руки. Вторая единица — мил, — равная 1/1000 дюйма, придумана Джозефом Уитвортом, который предложил использовать десятичные деления имперских единиц в инженерном деле. Идея Уитворта (перевод имперских единиц измерения на десятичные измерения) широкого распространения не получила, так как это было реализовано в метрической системе намного проще и эффективнее. Тем не менее, мил используется в США в электронике и измерениях тонких металлических изделий, для тех, кто привык измерять длины только в имперской системе мер.
Единицы измерения объёма. Для измерения ёмкостей воды в Российской империи применялись в разные времена разные объёмы, например ведро, кружки и чарки. Каждая из этих единиц измерения отражала ёмкость посуды, которую выпускали на продажу мастера. Отдельной областью применения объёмов в Российской империи были алкогольные напитки. Существовали самые разнообразные виды мерок для алькогольных напитков — косушка, четверик, шкалик, полуштоф, штоф, винная бутылка, водочная бутылка, ведро и пр. В кабаках и ресторанах использовалась специальная посуда своего объёма для измерения спиртного. Между мерками были свои соотношения в виде целых чисел или дробей. Например одна косушка равнялась пяти шкаликам, две косушки равнялась одной водочной бутылке. Винная бутылка равнялась 1/16 ведра, а водочная — 1/20. То есть не было цельной системы измерения объёма жидкостей, были только отдельные взаимосвязи объёмов, через целые числа (или целочисленные дроби), где базовой единицей была изготовленная мастером ёмкость для жидкостей.
Единицы измерения массы. В Российской империи масса товара и зерна измерялась пудами, лотами, фунтами (гривнами), золотниками и долями. Условно доля равнялась весу одного зерна полбы. Золотник равнялся весу выпускавшейся на Руси золотой монеты. Лот равнялся весу 3 золотников (около 12 грамм). Фунт равнялся около 400 грамм или 96 золотников. Притом до времён Петра I фунт назывался гривной, Пётр I взял за основу английский фунт. Пуд (около 16 кг) равнялся 40 фунтам. То есть в России единицы измерения массы между собой были связаны с различными системами пересчёта (3, 40, 96), некоторые из них типа фунта (плюс аптекарские единицы) были заимствованы из Англии ради удобства при расчёте в торговле с ней. Это подтверждало искусственность этих единиц, так как у них не было естественной базовой единицы, к которой они были привязаны и легко пересчитывались.
Метрическая система мер сумела полностью решить вышеназванные проблемы. Десятичная система сделала лёгкий пересчёт собственных единиц через перестановку запятой, решила вопрос измерения и микромира, и макромира, притом в любых пропорциях благодаря приставкам.
Изначально при разработке метрических единиц измерения группа учёных мотивировала свою деятельность тем, что разрабатывала новую систему измерений не столько для Франции, сколько для всего человечества. Поэтому в поисках определения универсальной единицы новой системы метра учёные экспериментально вывели его как одна десятимиллионная часть половины меридиана (от полюса до экватора), идущего через Париж, то есть это не английский ярд, равный длине руки короля от кончика носа, а природная единица. Использование греческих наименований как базовых (как принято во многих отраслях науки) способствовало принятию названий другими странами без проблем.
Пример правильного (интернационального) выбора по созданию новой системы измерений показали Нидерланды. В наполеоновскую эпоху Батавская республика была частью Франции, как в её присоединённой части, там были введены французские единицы измерения (льё, туазы, ливры и пр.). В 1817 году Королевство Нидерланды стало независимым и указом 27 марта 1817 года стал отказ от французских единиц измерения и возврат к исконным голландским. Но, голландские единицы измерения были приведены к метрическим единицам, то есть метрические системы Голландия оставила как базовые, признав их.
История
XVIII век Метрическая система выросла из постановлений, принятых Национальным собранием Франции в 1791 и 1795 годах по определению метра как одной десятимиллионной доли четверти окружности Земли (от Северного полюса до экватора) по меридиану, проходящему через Париж — Парижскому меридиану.
В 1790 году французы предложили Великобритании и США установить единую длину метр, равную длине маятника с ударом в 1 секунду (то есть с периодом колебания 2 секунды). Парламент Великобритании и Конгресс США отказались от этого предложения по причине неудачи согласования широты, на которой надо измерять маятник. Каждая страна хотела использовать меридиан, проходящий через их страну. Поэтому французские учёные решили пойти на определение метра самостоятельно.
7 апреля 1795 года метрическая система впервые была сформирована и официально принята во французском праве. В ней было определено шесть десятичных единиц: Метр Ар Стер (позднее получил название кубический метр) Литр Грамм Франк (французская валюта)
Также были определены первые десятичные приставки, которые позднее стали приставками СИ. В декабре 1799 года во Франции был издан закон, согласно которому метрическая система стала единственной в стране.
XIX век В 1832 году немецкий учёный Карл Фридрих Гаусс предложил в физике новую систему мер СГС (сантиметр-грамм-секунда), которая была привязана к миллиграмму и миллиметру. Тем самым Гаусс ввёл метрические единицы в науку. С его труда метрическая система была принята научным сообществом как базовая в научных исследованиях.
Декретом, изданным 4 июля 1837 года, метрическая система была объявлена обязательной к применению во всех коммерческих сделках во Франции. Она постепенно вытеснила местные и национальные системы в других странах Европы и была законодательно признана как допустимая в Великобритании и США.
В 1861 году группа британских учёных предложила модель взаимосвязанных единиц. Взяв за основу прообраз СГС, созданный Карлом Гауссом с механическими единицами (длина, масса, время), они предложили связать с ними тепловые и электрические единицы. В докладе 1863 годаReports of the committee on electrical standards appointed by the British association for the advancement of science они ввели концепцию целостной системы единиц, в соответствии с которой единицы длины, массы и времени были определены как «фундаментальные единицы» (в настоящее время известные как базовые единицы). Все другие единицы измерения могут быть получены (следовательно, производные единицы) из этих базовых единиц. В качестве базовых величин были выбраны метр, грамм и секунда.
Определяя метр как десятимиллионную долю четверти земного меридиана, создатели метрической системы стремились добиться инвариантности и точной воспроизводимости системы. За единицу массы они взяли грамм, определив его как массу одной миллионной кубического метра воды при её максимальной плотности. Для облегчения применения новых единиц в повседневной практике были созданы металлические эталоны, с предельной точностью воспроизводящие указанные идеальные определения.
Вскоре выяснилось, что металлические эталоны длины можно сравнивать друг с другом, внося гораздо меньшую погрешность, чем при сравнении любого такого эталона с четвертью земного меридиана. Кроме того, стало ясно, что и точность сравнения металлических эталонов массы друг с другом гораздо выше точности сравнения любого подобного эталона с массой соответствующего объёма воды.
В связи с этим Международная комиссия по метру в 1872 году постановила принять за эталон длины «архивный» метр, хранящийся в Париже, «такой, каков он есть». Точно так же члены Комиссии приняли за эталон массы архивный платино-иридиевый килограмм, «учитывая, что простое соотношение, установленное создателями метрической системы, между единицей веса и единицей объёма представляется существующим килограммом с точностью, достаточной для обычных применений в промышленности и торговле, а точные науки нуждаются не в простом численном соотношении подобного рода, а в предельно совершенном определении этого соотношения».
20 мая 1875 года семнадцать стран подписали Метрическую конвенцию, и этим соглашением была установлена процедура координации метрологических эталонов для мирового научного сообщества через Международное бюро мер и весов и Генеральную конференцию по мерам и весам.
Новая международная организация незамедлительно занялась разработкой международных эталонов длины и массы и передачей их копий всем странам-участницам.
XX век На основе метрической системы была разработана и принята в 1960 году XI Генеральной конференцией по мерам и весам Международная система единиц (СИ)The SI brochure Описание СИ на сайте Международного бюро мер и весов. В течение второй половины XX века большинство стран мира перешло на систему СИ.
Конец XX века-XXI век